Материалы жил, изоляции жил и защитных покровов кабелей

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4

Уменьшение полных мощностей и токов. При наличии в конце ветви КУ мощностью к Q полная мощность, протекающая в ветви при номинальном напряжении

Снижение нагрузочных потерь мощности. Для каждой ветви с активным R и реактивным X сопротивлением потери полной мощности определяются как

Потери полной мощности в сети при протекании только активной мощности потребителя при номинальном напряжении ном U , т. е. минимально возможные потери активной мощности при прочих равных условиях:

СQ - степень компенсации реактивной мощности, равная отношению реактивной мощности КУ при номинальном напряжении к реактивной нагрузке электропотребителя

Снижение потерь напряжения. Потери напряжения при номинальном напряжении на Потребителе

ε - отношение реактивных и активных сопротивлений элемента сети сопротивления, каковыми являются трансформаторы и воздушные линии. Напряжение на приемном конце линии K U равно разности напряжения начала n U и потерь напряжения

Следовательно, при установке КУ напряжение в конце линии повышается. При перекомпенсации ( СQ > 1) потери напряжения могут принять отрицательное значение nk DU < 0, напряжение в конце линии может стать больше напряжения в начале

Основные показатели качества электроэнергии

ГОСТ 13109 - 99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения - ТОП). Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):

1) отклонение частоты δf;

2) установившееся отклонение напряжения δUу

3) размах изменения напряжения δUt;

4) дозу фликера (мерцания или колебания) Рt;

5) коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU;

6) коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения КU(п)

7) коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2U;

8) коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К0U

9) глубину и длительность провала напряжения δUп ,Δtп ;

10) импульсное напряжение Uимп;

11) коэффициент временного перенапряжения КперU.

При определении значений некоторых показателей КЭ используют следующие вспомо-

гательные параметры электрической энергии:

1) частоту повторения изменений напряжения δUt F ;

2) интервал между изменениями напряжения , +1 D i i t

3) глубину провала напряжения п п DU , Dt ;

4) частота появления провалов напряжения Fп;

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды имп0,5 Dt ;

6) длительность временного перенапряжения перU Dt .

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые (норм.) и предельно допусти-

мые (пред.).

Нормированные значения показателей качества электроэнергии

Допустимые нормы по отклонениям частоты составляют

Отклонение напряжения

Влияние отклонения напряжения на работу электроприемников

Работа электротермических установок при значительном снижении напряжения существенно ухудшается, так как увеличивается длительность технологического процесса. Печи сопротивления прямого и косвенного действия имеют мощности до 2000 кВт и подключаются к сети напряжением 0,38 кВ, коэффициент мощности близок к 1,0. Регулирующий эффект активной нагрузки печей сопротивления равен 2. Повышение напряжения приводит к перерасходу электроэнергии.

Индукционные плавильные печи промышленной частоты и повышенной частоты представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокойного» режима работы. Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5.

Вентильные преобразователи обычно имеют систему автоматического регулирования постоянного тока путем фазового управления. При повышении напряжения в сети угол регулирования автоматически увеличивается, что приводит к увеличению потребления мощности преобразователем. Регулирующие эффекты нагрузки для ртутно-выпрямительного агрегата с электролизером для активной мощности 3,5; для реактивной мощности 7,6.

Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 - для дуговой сварки и 0,7 - для контактной. При снижении напряжения до 0,9 ном U время сварки увеличивается на 20 %, а при выходе его за пределы (0,9... 1,1) ном U возникает брак сварных швов.

Электрохимические и электролизные установки работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми лампами применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения. В производственных цехах в настоящее время применяются преимущественно дуговые ртутные лампы высокого давления типов ДРЛ и ДРИ 220 В. Аварийное освещение, составляющее 10% от общего, выполняется лампами накаливания. Коэффициент мощности светильников с индивидуальными конденсаторами 0,9...0,95, а без них - 0,6. Лишь лампы накаливания имеют коэффициент мощности 1,0. В цехахлабораториях, административных помещениях, требующих повышенной освещенности и правильной цветопередачи, устанавливают люминесцентные лампы. Для наружного освещения рекомендуются лампы типа ДРЛ.

Силовые трансформаторы. Потери активной мощности в стали трансформаторов изменяются пропорционально квадрату изменения числа вольт, приходящихся на виток первичной обмотки трансформатора. Потери в реактивном сопротивлении трансформатора можно считать изменяющимися

пропорционально квадрату намагничивающей силы первичной обмотки. При напряжении на а % выше напряжения ответвления потери реактивной мощности в обмотках трансформатора Конденсаторы. Реактивная мощность конденсаторов, как и любого постоянного сопротивления, пропорциональна квадрату напряжения. Регулирующий эффект батареи конденсаторов отрицателен и равен –2. Это

значит, что при понижении напряжения в сети мощность конденсаторов снижается пропорционально квадрату напряжения.

Влияние колебаний напряжения на работу электроприемников

ГОСТ 13109 - 99 определяет воздействие колебаний напряжения на осветительные установки, влияющие на зрение человека. Мигание ламп освещения (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом. Степень раздражения органов зрения зависит от величины и частоты мигания. Наиболее сильное воздействие на глаз человека оказывают мигания света с частотой 3... 10 Гц, поэтому допустимые колебания напряжения в этом диапазоне минимальны: менее 0,5%. Причем степень воздействия зависит от типа источника света. Например, при одинаковых колебаниях напряжения лампы накаливания оказывают значительно большее воздействие, чем газоразрядные лампы. Колебания напряжения более 10% могут привести к погасанию газоразрядных ламп. Зажигание их, в зависимости от типа ламп, происходит через несколько секунд или даже минут. При глубоких колебаниях напряжения (более 15 %) могут отпасть контакты магнитных пускателей, вызвав нарушения технологии производства.

Колебания напряжения с размахом 10... 15% могут привести к выходу из строя конденсаторов, а также вентильных выпрямительных агрегатов.

Заметное влияние оказывают колебания напряжения на асинхронные двигатели небольшой мощности. Колебания недопустимы для текстильного, бумагоделательного и других производств, предъявляющих особенно высокие требования к точности поддержания частоты вращения приводов, в качестве которых используют асинхронные двигатели.

Подробно исследовано влияние колебаний напряжения на электролизные установки. Колебания напряжения с размахом 5% вызывают резкое увеличение износа анодов и сокращение срока службы.

Колебания напряжения оказывают существенное влияние на контактную сварку. Это воздействие сказывается как на качестве самого сварочного процесса, так и ненадежности работы управления сваркой. На качество напряжения в сетях контактной сварки накладываются жесткие ограничения по размаху изменений напряжения: 5% для сварки обычных сталей и 3% для сварки титановых и других жаропрочных сталей и сплавов. Продолжительность допустимых колебаний напряжения для аппаратуры управления машинами контактной сварки ограничивается величиной не более 0,2 с во избежание ложной работы этих устройств. Колебания напряжения отрицательно влияют на работу радиоприборов, нарушая их нормальную работу и снижая срок службы. Помехи в телевизионных изображениях проявляются при частотах 0,5...3 Гц и заметны, главным образом, при неподвижных изображениях. К электроприемникам, чувствительным к колебаниям напряжения, относятся также вычислительные машины, рентгеновские установки и т.д. При работе ЭВМ в режиме управления иногда оказывается достаточным одного-двух колебаний с размахом 1... 1,5 %, чтобы возник сбой в какой-либо ячейке машины и, как следствие, возникли ошибки в командах управления или при производстве расчетов.

Влияние несимметрии напряжения на работу электроприемников

Как видно из векторной диаграммы результирующего напряжения, при появлении в трехфазной сети напряжения обратной последовательности ухудшается режим напряжений как трехфазных, так и однофазных электроприемников. Особенно неблагоприятно влияет напряжение обратной последовательности на работу вращающихся электрических машин. В асинхронных двигателях несимметрия напряжения вызывает дополнительный нагрев, а также противодействующий вращающий момент. Поскольку сопротивление обратной последовательности асинхронных двигателей в 5... 7 раз меньше сопротивления прямой последовательности, то при наличии даже небольшой составляющей обратной последовательности возникает значительный ток. Этот ток накладывается на ток прямой последовательности и вызывает перегрев двигателя, в результате чего уменьшается его располагаемая мощность. Быстро стареет изоляция и т.д. Так, срок службы полностью загруженного двигателя, работающего при коэффициенте несимметрии 4%, сокращается в два раза.

При появлении в трехфазной сети напряжения нулевой последовательности ухудшаются режимы напряжений для однофазных приемников. Токи нулевой последовательности постоянно протекают через заземлители и значительно высушивают грунт, увеличивая сопротивление заземляющих устройств.

Несимметрия напряжения значительно ухудшает режимы работы многофазных вентильных выпрямителей. В результате различия напряжения по фазам значительно увеличивается пульсация выпрямленного напряжения. Значительное отрицательное влияние несимметрия напряжения может оказывать на систему импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей.

Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения). Несимметрия напряжения значительно влияет и на однофазные потребители. Если фазные напряжения неодинаковы, то, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии и т.д.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электроприемников

Допустим, что в сети появляется напряжение высшей гармоники с порядковым номером

2 (вторая гармоника), очевидно, что возрастает амплитудное значение напряжения, а также его

действующее значение. Воздействие тока второй гармоники ( f = 100 Гц) аналогично воздействию обратной последовательности, тока третьей гармоники ( f = 150 Гц) - появлению нулевой последовательности. При появлении тока гармоники с большим порядковым номером проявляется поверхностный эффект (вытеснение тока к поверхности проводника), что приводит к дополнительным потерям тепла, нагреву изоляции электрооборудования и снижению срока его службы. В целом несинусоидальные режимы обладают теми же недостатками, что и несимметричные. Однако несинусоидальные токи приводят к большему дополнительному нагреву вращающихся машин, а также к большему дополнительному нагреву и увеличению диэлектричесих потерь в конденсаторах, кабелях. Проникновение высших гармоник в сеть приводит к нарушениям работы устройств телемеханики, автоматики, релейной защиты. В сети возможно возникновение резонансных режимов на высших гармониках, при этом резко возрастают токи и напряжения на отдельных участках сети.

Средства регулирования отклонения напряжения при симметричных режимах

Режим напряжений в распределительной сети может быть улучшен, например с помощью автоматического регулирования коэффициента трансформации трансформатора. При этом на шинах ИП будет обеспечено так называемое встречное регулирование напряжения. Под встречным регулированием напряжения понимают повышение напряжения в режиме наибольших нагрузок до +5...8% номинального в режиме наибольших нагрузок и понижение напряжения до номинального (или ниже) в режиме наименьших нагрузок.

Регулирование напряжения необходимо для обеспечения требуемого режима напряжений у ЭП.

Следует иметь в виду, что автоматическое регулирование коэффициента трансформации трансформаторов (а также автотрансформаторов и линейных регуляторов) производится не плавно, а с определенной зоной нечувствительности. Зоной нечувствительности называют некоторую полосу изменения напряжения, при которой не происходит срабатывания регулирующей аппаратуры. Ее значение зависит от ступени регулирования, которой называется напряжение между двумя соседними регулировочными ответвлениями трансформаторов с устройством РПН. Например, для трансформаторов напряжением 110 кВ ступень регулирования равна 1,78% напряжения среднего ответвления (115 кВ).

На трансформаторах напряжением 10/0,4 кВ нет регулирования под нагрузкой, и переключение ответвлений может осуществляться только при отключенном трансформаторе (без возбуждения). При изменении ответвления можно получить дополнительную добавку напряжения δUотв = ±2,5 или ±5%. Принципиально способы регулирования напряжения можно разделить на две основные

группы: изменение потерь напряжения в элементах сети;

регулирование напряжения на питающем и приемном конце сети - регулирование возбуждения генераторов и коэффициента трансформации трансформаторов с РПН. Целесообразность применения того или иного способа регулирования напряжения определяется местными условиями в зависимости от протяженности сети и ее схемы, резерва реактивной мощности и т.п.

Средства уменьшения колебаний напряжения

Наиболее эффективным средством уменьшения колебания напряжения является нормирование допустимой мощности потребителей электроэнергии с резкопеременным графиком нагрузки (не более 10% от номинальной мощности питающего трансформатора). Из технических средств уменьшения колебаний напряжения можно выделить: статические быстродействующие

источники реактивной мощности, отрабатывающие реальный график потребления реактивной

мощности потребителей с резкопеременным графиком; установки продольной компенсации,

компенсирующие часть суммарного индуктивного сопротивления сети. Однако использование

этих технических средств обходится дорого и порождает новые проблемы.

Определение расхода и потерь мощности и электроэнергии
Выбор проводников напряжением выше 1 кВ

Влияние и учет перечисленных факторов в воздушных (с неизолированными проводами) и кабельных линиях неодинаковы.

Из выбранных по указанным критериям сечений только сечения мех F и кор F получаются без расчетов стандартными. Остальные расчетные сечения обычно принимают ближайшие большие стандартные сечения. Из полученных стандартных сечений выбирают большее для данного варианта сети электроснабжения и окончательный выбор параметров линий электропередач производится на основании технико-экономического сравнения вариантов проекта.

Критерием для выбора сечения кабельных линий является минимум приведенных затрат.

В практике проектирования линий массового строительства выбор сечения производится не по сопоставительным технико-экономическим расчетам в каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщенным показателям.

В качестве такого показателя при проектировании кабельных линий используется экономическая плотность тока. В ПУЭ установлены значения экономических плотностей тока эк j , зависящие от материала, конструкции провода, продолжительности использования максимума нагрузки мах Т и региона, характеризующегося стоимостью топлива.

Под допустимой нагрузкой неизолированных проводов по условиям нагрева понимается токовая нагрузка, повышающая температуру провода до предельного значения 70 °С при полном безветрии.

Выбор силовых трансформаторов

На подстанциях всех напряжений, как правило, применяется не более двух трансформаторов по соображениям технической и экономической целесообразности. В большинстве случаев это обеспечивает надежное питание потребителей и в то же время дает возможность применять простейшие блочные схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении, что резко упрощает их конструктивные решения и уменьшает стоимость. Резервирование осуществляется при помощи складского и передвижного резерва.

Однотрансформаторные цеховые подстанции напряжением 6... 10 кВ можно применять при наличии складского резерва для потребителей всех групп по надежности, даже для потребителей первой категории, если величина их не превышает 15...20% общей нагрузки и их быстрое резервирование обеспечено при помощи автоматически включаемых резервных перемычек на вторичном напряжении. Эти перемычки могут быть применены также для питания в периоды минимальных режимов при отключении части подстанций.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются в тех случаях, когда большинство электроприемников относится к первой или второй категориям, которые не допускают перерыва в питании во время доставки и установки резервного трансформатора со склада, на что требуется не менее 3...4 ч. Двухтрансформаторные подстанции целесообразно применять также независимо от категории питаемых потребителей при неравномерном графике нагрузки,

когда выгодно уменьшать число включенных трансформаторов при длительных снижениях нагрузки в течение суток или года.

Исполнение трансформаторов. На напряжении 35... 220 кВ применяются масляные трансформаторы. В ряде случаев целесообразно применение трансформаторов с расщепленными обмотками вторичного напряжения 6... 10 кВ, так как благодаря их повышенному индуктивному сопротивлению это иногда позволяет отказаться от реактирования.

На очень крупных ГПП напряжением 110... 330 кВ применяются силовые автотрансформаторы. Это снижает стоимость подстанций и уменьшает потери электроэнергии на трансформацию по сравнению с трансформаторами

Номинальная мощность трансформатора. Наивыгоднейшая мощность трансформатора зависит от многих факторов:

величины и характера графика электрической нагрузки;

длительности нарастания нагрузки по годам;

числа часов работы объекта электроснабжения;

стоимости энергии и др.

Указанные факторы сочетаются различным образом и изменяются во времени.

Blog

Материалы жил, изоляции жил и защитных покровов кабелей

Содержание